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农科讲坛第28期即将开谈

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  农科讲坛第28期将于9月28日(星期四)上午9:45在国家农业图书馆报告厅举行。本期农科讲坛特邀中国农业科学院植物保护研究所国家优青获得者、经济作物虫害监测与控制团队首席科学家陆宴辉研究员开讲“棉花害虫治理研究的继承与开拓”;蔬菜花卉研究所国家优青获得者、蔬菜功能基因组学创新团队首席科学家张忠华研究员开讲“大数据时代蔬菜科研工作者的成长经历和思考”。敬请关注。

  陆宴辉,男,1980年2月出生,博士,研究员,博士生导师,中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室副主任。陆宴辉自硕士研究生以来,一直从事棉花害虫的生物学与控制技术研究。主持转基因重大专项重大课题、国家优秀青年科学基金等国家级科研项目,担任中国农业科学院科技创新工程“经济作物虫害监测与控制”团队首席科学家,在Bt棉花昆虫种群地位演替机理、盲蝽种群监测与治理等方面取得了重要研究进展。发表学术论文50余篇,以第一作者在《Nature》《Science》上发表学术论文各1篇,以第二、三作者在《Science》和《Nature Biotechnology》上发表论文各1篇;获国家科技进步二等奖1项,一项研究成果入选“2012年度中国科学十大进展”。入选首批中组部“青年拔尖人才支持计划”、科技部“中青年科技领军人才”、人社部“百千万人才工程”,荣获第十三届“中国青年科技奖”、“中国优秀青年科技人才”。

  张忠华,男,1979年8月出生,研究员,博士生导师,现任中国农业科学院蔬菜花卉研究所生物技术室副主任,蔬菜功能基因组学创新团队首席科学家。自2006年工作以来,张忠华一直在蔬菜花卉所生物技术室功能基因课题组工作,作为团队主要成员,致力于利用基因组大数据推动黄瓜遗传育种研究。近年来,主持多项国家级科研项目,国家重点研发计划课题1项,2013年获国家自然科学基金委“优秀青年”科学基金称号。工作成果在《Nature》《Science》《Nature Genetics》等国际著名期刊共发表SCI论文31篇,累计影响因子超过360,共被引用1700余次,其中(并列)第一或通讯作者在《Nature Genetics》(2篇)、《PNAS》和《Plant Cell》等杂志发表11篇。入选中组部“万人计划”青年拔尖人才,荣获第十四届中国青年科技奖,担任第五届中央国家机关青联委员和第十二届全国青联常委。

  

  青年才俊的成长成才之路

  古人云,时势造英雄,在生命科学迅猛发展的今天,总有一些人似乎没有经历太多岁月的打磨,却成为了各自领域内的标杆人物,可谓“绮年而播华誉,龆岁而有俊名。”本期农科讲坛特邀两位青年科学家,一位是农作物虫害防控应用于生产实践的实力担当陆宴辉,另一位是蔬菜基因组学基础研究的中流砥柱张忠华。表面上,他们是赶上了好时候的优秀青年科学家,事实上,他们光环的背后是更多的付出和努力。

  “与虫为伴”的人生

  陆宴辉,生于1980年,博士生导师,中国农科院植物保护研究所研究员、党委委员,植物病虫害生物学国家重点实验室副主任。曾荣获国家科技进步二等奖1项(排名第八),一项研究成果入选“2012年度中国科学十大进展”,入选中组部“青年拔尖人才培养计划”、科技部“中青年科技创新领军人才”、人社部“百千万人才工程”及“有突出贡献中青年专家”、农业部“全国农业科研杰出人才及其创新团队”;荣获中国青年科技奖、中国优秀青年科技人才。

  陆宴辉说,每天上班,棉花害虫们就“陪伴”在他身边,在与办公室一墙之隔的实验室中,这些小虫子或许会被陆宴辉和他的同事切割开身体,或者放进风洞实验设备。“做这些都是为了弄清楚如何与它们作斗争。”

  人类与害虫之间上演着此消彼长的漫长斗争——虫害会让棉花减产,但大量使用农药不仅会使土壤、水源严重污染,害虫还会产生抗药性。引入转基因棉花既不产生农药污染,又能通过特定杀虫蛋白和害虫体内的特殊受体结合,杀死害虫。

  陆宴辉所在的团队证实了过去近20年间,我国华北地区大规模种植转基因棉花之后,不仅降低了棉花上棉铃虫的数量,而且还减轻了周边其他非转基因农作物上的棉铃虫危害程度。这是世界上第一个针对转基因作物抗虫性进行的大规模长期跟踪研究,论文曾被作为《科学》杂志的封面故事,其主办方美国科学促进会还专门举行新闻发布会介绍成果,这是该组织第一次在中国举行新闻发布会。

  但新的问题又来了。“人与虫之间的战争并没有因此而取得决定性胜利。”陆宴辉说,转基因棉花在华北等地大面积种植以后,农民减少了打药次数,但这却会对其他害虫的种群数量产生影响。陆宴辉说,这些单个看起来毫不起眼的虫子生存能力极强,“一旦环境中有些条件适合,种群数量一下子就上来了”。为此,陆宴辉长期在华北农村蹲点试验,综合观察田里各种虫子的此消彼长。

  为了摸清这些虫子的习性,“80后”陆宴辉已经花了十多年工夫。在大片的棉田里,陆宴辉和同事早上6点就要开始工作,观察虫子的活动规律,有时还要小心翼翼从棉花上把虫子采集回来,带到北京的实验室分析。最终,他用数据证实打药次数减少,会导致另一种害虫——盲椿象变成棉田的主要害虫。这一发现发表在2010年的《科学》杂志上,这是他的名字第二次出现在这本杂志上。两年后,他阐明了转基因棉花种植后,瓢虫等有益天敌的种群变化趋势,研究论文在《自然》杂志上进行了发表。该项研究同年入选“中国科学十大进展”。这一年,他32岁,是博士毕业后的第5年。这样惊人的高水平文章发表速度并没有让年轻的他傲娇起来,相反,他一头扎进了更加需要他的地方。

  2010年以后,全国棉花主产区调整至新疆,从未和棉花害虫“分开”过的陆宴辉开始奔波在新疆棉花种植区,全面掌握新疆棉花害虫发生危害的第一手情况,他还在库尔勒、阿克苏等地建立了试验基点,开始了新疆棉花害虫的系统研究。“愿意跟产区结合,跟国家的重大需求结合,能够耐得住寂寞”,陆宴辉认为这是科学研究的本职。正是遵循这一原则,工作十年的他创下了Bt棉花昆虫种群地位演替机理、盲蝽种群监测与治理等方面的多个突破:首次阐明了我国Bt棉花种植后多食性靶标害虫棉铃虫、非靶标害虫盲蝽和捕食性天敌昆虫的区域性种群地位演替规律及其生态学机理(这是国际上农业昆虫种群消长机制、转基因作物环境安全领域最具代表性和最系统深入的研究之一),为我国乃至全球新兴的Bt作物有害生物综合治理提供了理论基础和科学依据;提出了适用于不同作物种植模式的盲蝽分区防控策略,研发了食诱剂诱集等种群监测与控制关键技术,制定了棉花、果树、茶树、苜蓿上盲蝽测报与防治技术规程,为提升我国盲蝽区域性防控能力与水平提供了科学依据与技术支撑;初步明确了“果棉间作”模式下害虫种群消长趋势及其生态学机制,为提出适用于南疆新种植模式的害虫防治对策提供了科学依据。

  2016年,陆宴辉入选“中国优秀青年科技人才奖”。 作为唯一一位往届“中国青年科技”奖获奖者,陆宴辉说,“这个奖对我们年轻人是一种鼓励、一种促进”。“中国优秀青年科技人才奖”每两年评选一次,每次评选名额不超过10名,在“中国青年科技奖”获奖者中优中选优产生,旨在表彰奖励那些具有较强科研领军才能和协同创新能力,在国际同行中具有一定影响力,特别是具有“大家”潜力、能够承担重任的拔尖青年科技人才。在得知自己获奖时,陆宴辉自称“这是幸运”。或许,这“幸运”的背后,只有他自己知道,蹲守在棉花地里与害虫为伍的沧桑岁月。

  蔬菜基因组学的年轻老将

  张忠华,生于1979年,中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究员,博士生导师。2006年博士毕业于浙江大学生命科学院生物信息学专业,同年到中国农业科学院蔬菜花卉研究所工作,期间在比利时根特大学植物系统生物学研究所VIB做过半年访问学者。现为中国农科院科技创新工程“蔬菜功能基因组学科研团队”首席科学家。2013年荣获国家自然科学基金委“优秀青年”科学基金资助,入选中组部“万人计划”青年拔尖人才、第十四届中国青年科技奖。一直从事蔬菜基因组与遗传育种相关研究,为快速鉴定重要农艺性状的功能基因,加速蔬菜作物遗传育种基础研究作出重要贡献。在《Nature》、《Science》、《Nature Genetics》等国际知名期刊共发表SCI论文26篇,累计影响因子超过300,被引用1400余次。

  每个见到张忠华的人,都觉得他很谦卑,总是礼貌地打招呼,一张年轻的脸露出憨憨的笑,像一个阳光大男孩。然而,在蔬菜基因组学的战场上,他已征战了十年,斩杀各大顶级期刊杂志的无数青睐。

  2006年,张忠华是一个习得一身好武艺的优秀毕业生,掌握了生物信息学这门新潮又紧缺的功夫,他开始在蔬菜基因组学的世界里上下求索,精进武艺。

  2007年,中国农业科学院蔬菜花卉研究所联合国内外多家单位启动了国际黄瓜基因组计划,该计划的进行需要大量生物信息学分析工作,张忠华作为所内唯一具有生物信息学背景的人员参与了该项计划,负责遗传图谱、遗传-物理整合图谱构建以及基因组特征与生物学特性分析。

  在构建遗传图谱过程中,最重要的是开发分子标记。张忠华充分利用了自己的生物信息学背景,开发了筛选分子标记的新方法,三个硕士研究生根据其开发的候选分子标记在半年之内就完成了全部实验工作,把筛选效率提高了7倍左右。张忠华与团队成员又在两个月内快速地构建完成了黄瓜的第一张高密度遗传图谱,以前完成这些工作至少需要三年以上,这为黄瓜基因组的顺利进行奠定了重要基础。

  2008年底,黄瓜基因组计划进入最后攻关阶段,团队成员放弃节假日,几乎天天围着项目转。张忠华在婚后第三天就回到了实验室,参与到战斗中。2009年上半年,黄瓜基因组序列图谱的绘制和分析工作完成,揭示了黄瓜、甜瓜等瓜类作物起源和进化的历史进程,为黄瓜特异的生物学性状发现了重要基因线索。

  对庞大的基因组数据进行处理需要非常熟练的计算机编程技能,而张忠华并非天赋异禀,甚至不是专业编程出身。“本科毕业时,经济条件不允许,并没有机会接触到电脑,在学校为我们提供了计算机的优越条件后,计算机应用和编程技能基本是通过在图书馆借书自学摸索而来,后来在其他同事的帮助下获得了逐步提高。”

  在黄瓜基因组计划完成以后,为了充分利用黄瓜基因组研究成果促进黄瓜遗传育种研究,张忠华与团队其他人员紧跟世界科技前沿,利用“大数据”的分析策略,进一步对黄瓜的种质资源进行了系统深入的研究,揭示了黄瓜的起源、进化、驯化等特征,发现黄瓜的苦味丢失等是黄瓜驯化的一个重要特征,并且基于“大数据”,快速发现了黄瓜苦味物质合成和调控的候选基因,快速确定了黄瓜果肉颜色为橙色的关键控制基因,为培育“黄金”黄瓜和无苦味黄瓜提供了重要的理论知识。除了黄瓜基因组计划,张忠华还参与了国际马铃薯、番茄、白菜等蔬菜基因组计划。“通过参与这些计划,提升了能力、开拓了视野、培养了大局观,是对自己全方位的一个锻炼。”张忠华说。

  蔬菜基因组学从无到有,从起步到升华,每一步都需要从头开始的勇气和毅力。张忠华结合自己的经历坦言,科研就是不断学习和创造新知识的过程,从事科研必须培育自己对新事物的快速学习能力,这是科研工作者最重要的能力之一。读书、网上论坛、同事朋友交流是最重要的几种学习方式之一。

  在基因组学大数据里积累了丰富经验的张忠华认为,用基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学、表型组学等多组学数据整合分析,来解决重要的生物学问题仍然是未来的主要研究方向。

  志存高远 不忘初心

  张忠华与陆宴辉均来自普通的农民家庭,虽然研究方向不同,但是对农业科研都有着如出一辙的认同感。“大学本科是园艺学专业,对园艺学有了初步认识和理解,受当时生命科学热潮的影响,研究生又选择了生命科学领域的生物信息学专业,随着博士论文的进展,内心有了把生物信息学的知识应用到促进农业科学中的想法”,张忠华说,在跟随中科院理论物理研究所郝柏林院士学习期间,受到了启蒙教导,即生物学可能还存在一些重要的规律等,待利用理论计算的方式去发现,相信数据驱动的生物学肯定是将来的重要研究方向。因此,这成为了他从事生物信息学的动力之一。作为国内第一批生物信息学博士生,张忠华手握紧缺型人才的资本却没有走上出国读博后、拿更优待遇的道路,而是选择了国内一片空白的蔬菜基因组学研究。我国蔬菜基因组学首席科学家黄三文研究员的伯乐之邀也是打动张忠华的重要原因。黄三文“对科研的激情和想法”与这个刚毕业的毛头小伙擦出了火花,“我感觉找到了适合我的平台。”

  而陆宴辉更是对农业科技研究具有特殊情感和兴趣。“我是个农村孩子,只认踏踏实实把工作做好这个理儿。”自2005年攻读博士以来,他一直在我国棉花主产区进行病虫害相关研究,实地考察了新疆和华北棉区几乎每个植棉县的棉花病虫害发生情况;通过科技讲座、明白纸与技术手册编著发放等方式培训、指导农技人员与广大农民4000多人。能够在短短十年间取得突出的成就,陆宴辉认为“优秀前辈的指导与认同十分重要,再加上个人的不懈努力才有长足进步”。

  

  

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